通风空调管道系统中渐缩、渐扩管段的减阻优化

发布时间：2023-04-19 19:19

　　通风空调管道系统因阻力产生的能耗占建筑总能耗约为15%³0%,其中局部构件引起的阻力约占该部分的40%⁶0%,因此针对通风空调系统中管道局部构件减阻的研究有很大的必要,前人对于通风空调管道系统中的部分局部构件进行过相关研究,并且取得了成果,但研究中涉及渐缩、渐扩管的尚不多见。本文以渐缩、渐扩管为例,研究流体经局部构件时流场特性的变化情况,在此基础上对渐缩、渐扩管的角度和连接处结构形式进行优化。本文采用理论分析结合数值模拟的研究方法分析渐缩、渐扩管局部阻力的产生及优化。在惯性和粘性共同作用下,流体流经渐缩、渐扩管段时容易在近壁面易形成涡旋和负压区,产生较多的能量损失。因此,通过对渐缩、渐扩管的构造形式进行优化,能够减小涡旋区的影响范围,从而达到降低局部阻力的效果。通过数值模拟对比减阻优化效果。经研究发现,渐缩、渐扩管的连接形式对局部阻力系数ζ有影响,相同条件下,与偏心管相比,同心管局部阻力系数ζ更小。并通过改变渐缩、渐扩管的入口角,分析局部阻力系数ζ与入口角的关系,得出渐缩管和渐扩管最为合适的设计角度,渐缩管在60°附近,渐扩管在135°附近局...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 我国的能源现状及研究意义
        1.1.2 国内外研究现状
    1.2 研究内容及方法
        1.2.1 研究内容及创新点
        1.2.2 技术路线
    1.3 本章小结
2.通风空调管道系统中渐缩、渐扩管的阻力特性
    2.1 通风空调管道系统的阻力理论基础
        2.1.1 气流的物理性质
        2.1.2 风管阻力损失理论
    2.2 阻力损失公式
        2.2.1 沿程阻力损失
        2.2.2 局部阻力损失
        2.2.3 其他阻力特性
    2.3 流体三维流动的基本控制方程
        2.3.1 能量方程
        2.3.2 动能(机械能)方程
    2.4 气流稳定性
        2.4.1 稳定性的定义
        2.4.2 流动的不稳定性及分类
        2.4.3 流动的相对稳定性
    2.5 渐缩、渐扩管局部阻力系数ζ的组成
    2.6 本章小结
3.通风空调管道渐缩、渐扩管数值模拟
    3.1 研究方法的选取
    3.2 湍流模型选择与模型适用性验证
        3.2.1 模型介绍
        3.2.2 模型选择与模型适用性验证
    3.3 网格划分及网格独立性验证
        3.3.1 网格划分
        3.3.2 网格独立性验证
        3.3.3 迭代计算
    3.4 本章小结
4.通风空调管道渐缩、渐扩管设计角度优化
    4.1 渐缩、渐扩管角度优化
        4.1.1 渐缩、渐扩管入口角θ的引入
        4.1.2 入口角对偏心渐缩管局部阻力的分析研究
        4.1.3 入口角对同心渐缩管局部阻力的分析
        4.1.4 入口角对偏心渐扩管局部阻力的分析
        4.1.5 入口角对同心渐扩管局部阻力的分析
        4.1.6 渐缩、渐扩管最优入口角分析
    4.2 流量与渐缩、渐扩管局部阻力系数ζ关系
    4.3 本章小结
5.通风空调管道渐缩管变弧线减阻优化
    5.1 既有渐缩管构造形式分析
    5.2 基于“自然河道成型”的双三次曲线形式渐缩管减阻优化
        5.2.1 自然河道的形状借鉴分析
        5.2.2 双三次曲线的偏心渐缩管结构
        5.2.3 双三次曲线的同心渐缩管结构
    5.3 基于拉伐尔喷管形式的维氏曲线形式渐缩管减阻优化
        5.3.1 常见的收缩段收敛曲线
        5.3.2 维托辛斯基曲线形式渐缩管结构研究
    5.4 维氏方程简化的参数曲线形式渐缩管分析
    5.5 四种曲线结构形式渐缩管优化效果对比
    5.6 渐缩管选型建议表
    5.7 本章小结
6.结论
致谢
参考文献



本文编号：3794060